2020新课标高考化学二轮专题限时集训6分子结构（含化学键）与晶体结构及其性质（Word版附解析）.doc

专题限时集训(六)　分子结构(含化学键)与 晶体结构及其性质 (限时：45 分钟) (对应学生用书第 140 页) 1．(2019·菏泽一模)Q、X、Y、Z 是原子序数依次增大的短周期主族元素，Q 原子的最外层电子数是内层电子数的 2 倍，X、Y、Z 在周期表中的位置关系如图 所示。下列说法正确的是(　　) X Y Z A.Q 和 Z 可能形成化合物 QZ2 中含有 σ 键与 π 键个数比为 1∶1 B．X 与 Z 可能形成的分子 ZX2 为直线形 C．X、Z 和氢三种元素不可能组成离子化合物 D．Q 的氢化物的沸点一定比 X 的氢化物的沸点低 A　[根据题意可推知 Q 为 C，X 可能为 N 或 O，Y 可能为 P 或 S，Z 可能为 S 或 Cl。] 2．元素 X、Y、Z、W、Q、M 在元素周期表中的相对位置如图所示，其中 Z 元素是目前发现的非金属性最强的元素，下列说法正确的是(　　) X Y Z W Q M A.对应氢化物的沸点：Y＞Q，Z＞M B．XM4 的比例模型为 ，其二氯取代物有两种 C．W 的氧化物能在常温下与 Z、M 的氢化物反应 D．Y 与 X、W 形成的化合物均为原子晶体 A　[根据 Z 是非金属性最强的元素可知 Z 是 F，结合周期表结构可知 X 为 C、 Y 是 O、W 为 Si、Q 为 S、M 是 Cl。A 项，由于水分子间、HF 分子间均存在氢 键，故其沸点都反常地高，大于同主族其他元素的氢化物，正确；B 项，CCl4 为 正四面体结构，故其二氯取代物只有一种，错误；C 项，二氧化硅常温下只与 HF和强碱溶液反应，错误；D 项，O 与 C 形成的 CO2、CO 为分子晶体，错误。] 3．(2019·济宁模拟)短周期主族元素 X、Y、Z、W、Q 的原子序数依次增大， 其中 X 是短周期元素中原子半径最小的元素，Y 的单质有两种常见的气态同素异 形体；上述五种元素的单质及化合物的转化关系如图所示，其中 a、b 为二元化合 物，c、f 分别为 Q、X 的常见气体单质，e 是常见的金属单质，常温下，0.1 mol·L－1 的 d 溶液的 pH＝13，g 溶液的焰色反应呈黄色。下列说法正确的是(　　) A．X、Y 形成的化合物中既含 σ 键又含 π 键 B．W 的最外层电子数＝主族序数＝周期序数 C．化合物 d 中只含离子键 D．Q 的气态氢化物的沸点比 Y 的高 B　[根据题意和图中转化可推知：X 为 H，Y 为 O，d 为 NaOH，c 为 Cl2，f 为 H2，e 为 Al，g 为 NaAlO2，Z 为 Na，W 为 Al，Q 为 Cl。] 4．固体 A 的化学式为 NH5，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体元 素原子的最外电子层结构，则下列有关说法不正确的是(　　) A．1 mol NH5 中含有 5NA 个 N—H 键(NA 表示阿伏加德罗常数的值) B．NH5 中既有共价键又有离子键，属于离子化合物 C．NH5 的电子式为 D．它与水反应的化学方程式为 NH5＋H2O===NH3·H2O＋H2↑ A　[NH5 的电子式为 ，1 mol NH5 中含有 4NA N—H 键。] 5．下列有关分子的结构和性质的说法正确的是(　　) A．H2O2 和 C2H2 均为直线形的非极性分子 B．NF3 和 PCl3 均为三角锥形分子，中心原子均为 sp3 杂化C． 的沸点比 的低 D．CH4 和白磷(P4)分子均为正四面体形分子，键角均为 109°28′ B　[H2O2 为非直线形的极性分子，A 错误； 形成分子间 氢键，沸点较高，C 错误；P4 的键角为 60°，D 错误。] 6．胆矾 CuSO4·5H2O 可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下： 下列说法正确的是 (　　) A．在上述结构示意图中，所有氧原子都采用 sp2 杂化 B．在上述结构示意图中，存在配位键、共价键，不存在离子键 C．胆矾是分子晶体，分子间存在氢键 D．胆矾中的两种结晶水在不同的温度下会分步失去 D　[H2O 中 O 原子形成 2 个 σ 键，有 2 个孤电子对，为 sp3 杂化，硫酸根离 子中羟基氧是 sp3 杂化，非羟基氧不是中心原子，不参与杂化，故 A 错误；在题述 结构示意图中，存在 O→Cu 配位键，H—O、S—O 共价键和配离子与硫酸根离子 之间形成离子键，故 B 错误；胆矾是五水硫酸铜，胆矾是由水合铜离子及硫酸根 离子构成的，属于离子晶体，故 C 错误；由于胆矾晶体中有两类结晶水，一类是 形成配体的水分子，一类是形成氢键的水分子，结合方式不同，因此受热时也会 因温度不同而得到不同的产物，故 D 正确。] 7．下表中是几种物质的熔点。 物质 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 熔点/℃ 920 801 1 291 190 物质 BCl3 Al2O3 SiO2 CO2 熔点/℃ －107 2 073 1 723 －57 据此做出的下列判断中错误的是(　　)A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体 B．表中只有 BCl3、干冰是分子晶体 C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 [答案]　B 8．如图所示某硅氧离子的空间结构示意图(虚线不表示共价键)。通过观察分 析，下列叙述正确的是(　　) A．键角为 120° B．化学组成为 SiO2－3 C．硅原子采用 sp2 杂化 D．化学组成为 SiO4－4 D　[硅氧离子是以硅原子为中心的正四面体结构，硅氧离子中 4 个 Si—O 键 完全相同，Si—O 键的键角为 109°28′，故 A 错误；硅原子核外最外层为 4 个电子， 根据硅氧离子的空间结构示意图可知：硅氧离子中含有 4 个 Si—O 键，其中含 1 个硅原子和 4 个氧原子，所以硅的化合价为＋4 价，氧为－2 价，硅氧离子的组成 为 SiO4－4 ，故 B 错误，D 正确；硅原子核外最外层为 4 个电子，与氧原子形成 4 个 σ 键，无孤电子对，价层电子对数＝σ 键个数＋孤电子对数＝4＋0＝4，杂化方 式为 sp3 杂化，故 C 错误。] 9．下列有关说法不正确的是(　　) 图 1　　图 2　　图 3 　　图 4 A．四水合铜离子的模型如图 1 所示，1 个水合铜离子中有 4 个配位键 B．CaF2 晶体的晶胞如图 2 所示，每个 CaF2 晶胞平均占有 4 个 Ca2＋ C．H 原子的电子云图如图 3 所示，H 原子核外大多数电子在原子核附近运动 D．金属 Cu 中 Cu 原子堆积模型如图 4 所示，为最密堆积，每个 Cu 原子的 配位数均为 12C　[A 项，四水合铜离子中铜离子的配位数为 4，配体是水，水中的氧原子提 供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B 项，根据均摊法可知，在 CaF2 晶体的 晶胞中，每个 CaF2 晶胞平均占有 Ca2＋个数为 8×1 8 ＋6×1 2 ＝4，正确；C 项，电子 云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H 原子最外层只有一个电子，所 以不存在大多数电子，只能说 H 原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多；D 项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上的 六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有 12 个原子与之相 连，正确。] 10．(2019·武汉模拟)磷及其化合物与人们的健康和生活密切相关。请回答下 列问题： (1)羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]是牙齿中的重要矿物质，其中羟基(—OH)中氧 原子的杂化方式为________，PO 3－4 的立体构型为________，该化合物所含元素电 负性最大的是________。 (2)P4O6 的分子结构中只含有单键，且每个原子的最外层都满足 8 电子结构， 则该分子中含有的共价键数目是________。 (3)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与 NaOH 反应只生 成 NaHPO3 和 NaH2PO3 两种盐，则 H3PO3 的结构式为________，其为________元 酸，原因是__________________________。 (4)磷酸分子间脱水可生成多磷酸，其某一钙盐的结构如下图所示： 由图推知该多磷酸钙盐的通式为________。 (5)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，晶胞如下图所示，其密度为ρ g·cm－ 3，设 NA 是阿伏加德罗常数的值，则磷原子的配位数为________，晶胞参数为 ________ pm。[解析]　(1)—OH 中氧原子的价层电子对数为6＋2 2 ＝4，所以氧原子按sp3 方式 杂化；PO 3－4 中 P 原子价层电子对数＝4＋5＋3－2 × 4 2 ＝4，没有孤电子对，故PO 3－4 为正四面体结构；根据元素的非金属性越强，元素的电负性越大， Ca、P、O、H 四种元素中 O 的非金属性最强，O 元素的电负性最大；(2)P 原子最外层有 5 个电 子，能够与3 个 O 原子形成 3 对共用电子对，O 原子最外层有 6 个电子，可以与2 个 P 原子形成 2 对共用电子对，要使分子中每个原子都达到 8 电子稳定结构，其 结构式为 ，可见分子中含有的共价键为 12 个；(3)亚磷酸与 NaOH 溶 液发生酸碱中和反应只生成 NaHPO3 和 NaH2PO3 两种盐，羟基H 原子能电离产生 H＋，说明 H3PO3 分子中含有 2 个—OH，它属于二元酸，由于 P 最外层有 5 个电 子，则结构式为 ；(4)由图推知该多磷酸钙盐最小的重复 单元是 CaP2O6，所以该多磷酸钙盐的通式为(CaP2O6)n；(5)根据晶体结构可知每 个 B 原子被四个距离相等且最近的 P 原子包围，每个 P 原子被四个距离相等且最 近的 B 原子包围，所以P 原子的配位数是 4；在一个晶胞中含有的 P 原子数目：8× 1 8 ＋6×1 2 ＝4，在一个晶胞中含有的 B 原子数目：4×1＝4，即 1 个晶胞中含有 4 个 BP，晶胞的质量是 m＝4 × 42 g·mol－1 NA /m ol ＝168 NA g，由于晶胞密度为ρ g·cm－3， 所以晶胞的体积为 m ρ＝ 168 NA g ρ g·cm －3 ＝ 168 ρNA cm3，所以晶胞参数为3 168 ρNA cm＝3 168 ρNA ×1010 pm。 [ 答 案 ] 　 (1) sp3 　 正 四 面 体 形 　 O( 或 氧 元 素 ) 　 (2)12 　 (3) 　二　一个 H3PO3 分子中只有两个羟基，含氧酸羟基上的氢易电离　(4) (CaP2O6)n　(5)4　3 168 ρNA×1010 11．(2019·张家口模拟)Se 是迄今为止发现的最重要的抗衰老元素，也有抗癌 之王的美誉。回答下列问题： (1)H2Se 属于________(填“极性”或“非极性”)分子；其熔点低于同条件下 NaH 熔点的原因为 _____________________________________________________ _____________________________________________________。 (2)SeO2 的立体构型为________；SeO3 中 Se 原子的杂化形式为________。 (3)写出一种与 SeO 2－4 互为等电子体的分子式________。 (4)Se 能 与 形 成 具 有 多 种 生 物 活 性 的 配 合 物 。 1 mol 中含有 σ 键的数目为________。 (5)硒化锌是一种重要的半导体材料，其立方晶胞结构如图所 示。若晶胞参数为 a pm，阿伏加德罗常数的值为 NA 晶体密度为 ρ g·cm－3，则硒化锌的摩尔质量可表示为________(列出计算式 即可)。 [解析]　(1)H2Se 分子内为极性共价键，根据价层电子对互斥理论可知，该分 子价层电子对数为 4，有 2 对孤电子对，则其分子的立体构型为 V 形，极性键的 极性向量和不等于零，所以该分子为极性分子，又因为 NaH 形成的晶体为离子晶 体，而 H2Se 形成的晶体属于分子晶体，所以其熔沸点较 NaH 低。(4)根据上述分 析可知，1 mol 分子中 σ 键数目等于共价键数，所以 σ 键数目总数 ＝2×12 mol(苯环上)＋5×1 mol(酚羟基) ＋5×1 mol(杂环)＝ 34 mol。(5)设硒化 锌的摩尔质量为 M g·mol－1，该晶胞中含有硒原子数为 8×1 8 ＋6×1 2 ＝4，含有锌 原 子 数 为 4 ， 其 化 学 式 可 表 示 为 ZnSe ， 根 据 晶 胞 中 ρ ＝ m V可 得 ， ρ ＝4M NA·（a × 10－10）3 ，化简整理得 M＝ρNAa3 × 10－30 4 。 [答案]　(1)极性　H2Se 形成的晶体属于分子晶体，NaH 形成的晶体为离子晶 体　(2)V 形　sp2　(3)CX4、SiX4(X 代表卤原子)等中的一种　(4) 34NA (5) ρ NAa3 × 10－30 4 g·mol－1 12．(2019·德州模拟)镍是有机合成的重要催化剂。 (1)基态镍原子的价电子排布式______________________。 (2)镍和苯基硼酸共催化剂实现了丙烯醇(CH2===CH—CH2OH)的绿色高效合 成。丙烯醇中碳原子的杂化类型有________________；丙醛(CH3CH2CHO)与丙烯 醇(CH2===CH—CH2OH)分子量相等，但丙醛比丙烯醇的沸点低得多，其主要原 因是_____________________________________________________ _____________________________________________________。 (3)Ni2＋能形成多种配离子，如[Ni(NH3)6]2＋、[Ni(SCN)3]－ 等。NH3 的立体构 型为________；与 SCN－互为等电子体的分子有____________(填分子式)。 (4)“NiO”晶胞如图： ①氧化镍晶胞中原子坐标参数 A 为(0，0，0)，B 为(1，1，0)，则 C 原子坐标 参数为_____________________________。 ②已知氧化镍晶胞密度 d g·cm－3，NA 代表阿伏加德罗常数的值，则 Ni2＋半 径为________ nm(用代数式表示)。 [解析]　(2)丙烯醇中碳原子形成了一个碳碳双键，其余为碳氧、碳氢单键，所 以 C 原子的杂化类型有 sp2 和 sp3 杂化，丙醛(CH3CH2CHO)与丙烯醇 (CH2===CH—CH2OH)分子量相等，但丙醛比丙烯醇的沸点低的多，是因为丙烯 醇分子间存在氢键。 (3)NH3 分子中 N 原子是 sp3 杂化，且具有一对孤对电子，则 NH3 的立体构型为三角锥形，与 SCN－互为等电子体的分子有 N2O 或 CO2。 (4)① 晶胞是正方体结构，且氧化镍晶胞中原子坐标参数 A 为(0，0，0)，B 为(1，1，0)，则 C 原子坐标参数为(1 2 ，1，1)；②已知氧化镍晶胞密度 d g·cm－3，设 Ni2＋ 半径为 r nm，O 原子半径为 x nm，晶胞的参数为 a nm，一个晶胞中含有 4 个 NiO，则 m(晶胞)＝75 × 4 NA g，V(晶胞)＝a3，则可以得到(a×107)3·d＝300 NA ，a＝ 3 300 NA × d×107 nm，又因为晶胞对角线 3 个 O 原子相切，晶胞参数 a＝2x＋2r， 即 4x＝ 2a，x＝ 2 4 a，带入计算可得到 r＝a 2－ 2 4 a＝2－ 2 4 ×3 300 NA × d×107 nm。 [答案]　(1)3d84s2　(2)sp2、sp3　丙烯醇中分子间存在氢键　(3)三角锥形　 N2O 或 CO2 (4)(1 2，1，1)　2－ 2 4 ×3 300 NA × d×107 13．(2019·厦门模拟)钴及其化合物在生产生活中有广泛的应用。回答下列问 题： (1)基态钴原子价电子排布式为________。 (2)Co3 ＋ 在 水 中 易 被 还 原 成 Co2 ＋ ， 而 在 氨 水 中 可 稳 定 存 在 ， 其 原 因 为 _____________________________________________________ _____________________________________________________。 (3)[Co(NO－3 )4]2－中 Co2＋的配位数为 4，配体中 N 的杂化方式为________，该 配离子中各元素 I1 由小到大的顺序为________(填元素符号)，1 mol 该配离子中含 σ 键数目为________NA。 (4)八面体配合物 CoCl3·3NH3 结构有________种，其中极性分子有________ 种。 (5)配合物 Co2(CO)8 的结构如下图，该配合物中存在的作用力类型有 ________(填字母)。 A．金属键　 B．离子键 C．共价键 D．配位键 E．氢键 F．范德华力(6)钴蓝晶体结构如下图，该立方晶胞由 4 个Ⅰ型和 4 个Ⅱ型小立方体构成， 其化学式为_______，晶体中 Al3＋占据 O2－形成的______(填“四面体空隙”或“八 面体空隙”)。NA 为阿伏加德罗常数的值，钴蓝晶体的密度为______ g·cm－3(列 出计算式，不必计算)。 [解析]　(3)配体 NO －3 中心原子 N 的价电子层电子为 3 对，为平面三角形，杂 化方式为 sp2；非金属性越强，第一电离能越大，由于 N 的电子排布是半满稳定结 构，所以第一电离能大于 O，所以 I1 由小到大的顺序为 Co＜O＜N；硝酸根中 σ 键有 3 个，则一个[Co(NO－3 )4]2－离子中含 σ 键数目为 4＋3×4＝16，则 1 mol 该配 离子中含 σ 键数目为 16NA。(4)根据八面体的立体构型知，配合物 CoCl3·3NH3 结构有 2 种，因为不能形成对称结构，其中极性分子也是 2 种。(6)根据钴蓝晶体 晶胞结构分析，一个晶胞中含有的 Co、Al、O 个数分别为 8×1 8 ＋6×1 2 ＋4＝8，4× 4＝16，8×4＝32，所以化学式为 CoAl2O4；根据结构观察，晶体中 Al3＋占据 O2－ 形成的八面体空隙；该晶胞的体积为(2a×10－7)3 cm3，该晶胞的质量为(32×16＋ 16×27＋8×59)/NA＝8 × （59＋2 × 27＋4 × 16） NA g，则钴蓝晶体的密度为 8 × （59＋2 × 27＋4 × 16） NA （2a × 10－7）3 g·cm－3。 [ 答 案 ] 　 (1)3d74s2 　 (2)Co3 ＋ 可 与 NH3 形 成 较 稳 定 的 配 合 物 　 (3)sp2　 CoZn (5)sp3　共价键 (6) 8 × 73 6.02 × 565.763×107